在现有的工作规定中，挂接地线前应对线路进行验电。在对低压架空绝缘导线验电时，传统的做法是工作人员爬上绝缘梯后对低压绝缘架空线开口，然后才能通过验电笔验电。若线路事实上未停电，则工作人员存在触电的风险，此时工作人员已站在高处，亦存在坠落的风险。此外，该验电工作需两人配合完成，工序较为复杂。现研发一种新型低压架空绝缘导线验电装置，该装置使用方便，可实现单人操作，无需登高作业，安全方便。
1 传统验电方式的工序
低压验电笔又称试电笔，简称电笔，是检验导线、电气设备是否带电的一种常用工具。它具有体积小，重量轻，携带方便，检验简单等优点，是电工必备的工具之一。使用时，应让笔尾的金属件与手相接触。测交流电时，氖管两极发光；测直流时，通电时，氖管单极发光。在现行的工作规定中，使用低压验电笔对低压架空绝缘导线验电时，需要做大量的准备工作。具体的验电工序如下：
（1）准备好工器具，包括安全带、安全帽、工作服、工作鞋、竹梯、工具刀、工作绳、低压验电笔、棉纱手套。
（2）检查工器具的完整性以及有效性（低压验电笔应在带电的设备上校验其完好性）。
（3）穿戴好工作服、工作鞋、安全帽以及安全带。
（4）工作人员沿着竹梯登高，工作负责人扶梯，工作负责人需保证竹梯不会对地滑动，工作人员爬到竹梯顶部时应将竹梯顶部绑牢。
（5）工作人员在扣好安全带以及防坠绳后，利用工具刀拨开导线的绝缘层，再用低压验电笔接触导体进行验电。
2 传统验电方式的缺点
通过对传统低压架空绝缘导线验电工序的梳理，发现一些容易产生安全问题的缺点，具体如下：
（1）因需使用工具刀剥开导线的绝缘层，在工作过程中容易被工具刀刺伤或刮伤，存在极大的安全隐患。
（2）尽管工作人员站在绝缘梯上，但在剥导线绝缘层的时候仍然容易同时接触到墙体（或其他导电体）和导线的金属部分，若此时线路未停电，则会产生人身触电事件甚至事故。
（3）因工作人员站在高处，在发生人身触电时，尽管有安全带等防坠措施，仍会因人员跌落冲击造成二次伤害。
（4）整个验电过程需要两个人员密切配合，劳动力需求较大。
（5）整个验电过程所需时间较长，工作效率低下。
3 新型低压验电装置的研制
针对传统低压架空绝缘导线验电工作风险高、效率低等问题，本课题小组研制出一种新型的低压架空绝缘导线验电装置。使用该装置验电时无需登高作业，且仅需单人即可完成全部工作，工作时间也大大缩短。下文对本装置的工作原理以及核心技术等方面进行介绍。
3.1 新型低压验电装置的工作原理
该新型低压架空绝缘导线验电装置包括套杆与一组交直流验电器，如图1所示。
图1
注：1-套杆；2-挂钩；3-交直流验电器；4-伸缩杆；5-旋转手柄；6-刺针
装置套杆顶端的侧壁上设有挂钩和交直流验电器，套杆内设有伸缩杆，伸缩杆的顶端从套杆的顶端伸出，在伸缩杆的顶端设有若干刺针，通过旋转套杆的底端旋转手柄使刺针上下移动。伸缩杆顶端的刺针分为两组：一组通过导线与交直流验电器的正极连接；另一组通过导线与交直流验电器的负极连接，两组刺针均匀交错间隔分布在所述伸缩杆的顶端，当需要对绝缘架空线验电时，工作人员手持套杆使得套杆顶端的挂钩勾住绝缘架空线，然后转动旋转手柄使得伸缩杆上移，直到伸缩杆顶端的刺针刺破绝缘架空线外侧的绝缘外皮与内部的导线接触，交直流验电器利用直流载波原理在两组刺针上施加了直流，此时交直流验电器发出的直流就形成了回路，交直流验电器上的指示灯就会亮起。也就是说，交直流验电器上的指示灯亮起就代表两组刺针中，至少每组都有一根刺针与绝缘架空线内部的导线接触，使交直流验电器发出的直流形成了回路。当绝缘架空线内部的导线上带电（交流）时，交直流验电器上的指示灯会亮，并且交直流验电器上的报警器也会告警。
3.2 新型低压验电装置的使用方法
使用新型低压验电装置单人对低压架空绝缘进行验电时的工序如下：
（1）准备好工器具，包括安全帽、工作服、工作鞋、新型低压验电装置、低压绝缘手套。
（2）检查工器具的完整性以及有效性（尽管新型低压验电装置带有自校验装置，但仍应在带电的设备上校验其声光的完好性）。
（3）工作人员将两节绝缘棒拼接牢固。
（4）工作人员穿戴好个人安全防护用具后，利用新型低压验电装置的挂钩钩住需测验的架空绝缘导线，旋转手柄的转动部分，使刺针缓慢刺破绝缘导线的绝缘层，当任意一组刺针接触到导体后，装置会发出告警，若此时线路带电（交流电），则装置会发出交流声光告警。
3.3 新型低压验电装置的技术难点与关键
新型低压验电装置的难点在于如何确定刺针是否接触到导体、窜电回路的隔离以及如何针对不同的导线线径开发的通用设计。
3.3.1 直流载波原理的利用
载波或者载频（载波频率）是一个物理概念，是一个特定频率的无线电波，单位是Hz，是一种如可在频率、调幅或相位方面被调制以传输语言、音乐、图象或其他信号的电磁波。在通信技术上，载波（carrier wave， carrier signal或carrier）是由振荡器产生并在通讯信道上传输的电波，被调制后用来传送语音或其他信息。载波频率通常比输入信号的频率高，输入信号调制到一个高频载波上。未受调制的周期性振荡信号称为载波，载波可以是正弦波，也可以是非正弦波（如周期性脉冲序列），载波受调制后称为已调信号，它含有调制信号的全波特征。一般要求正弦载波的频率远远高于调制信号的带宽，否则会发生混叠，使传输信号失真。载波是工作在预先定义的单一频率的连续信号。可以这样理解，一般需要发送的数据的频率是低频的，如果按照本身的数据的频率来传输，不利于接收和同步。使用载波传输，可以将数据的信号加载到载波的信号上，接收方按照载波的频率来接收数据信号，有意义的信号波的波幅与无意义的信号的波幅是不同的，将这些信号提取出来就是所需要的数据信号。
而电力载波（Power Line Communication，简称：PLC），是电力系统特有的通信方式，电力载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。它最大的特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。电力载波通信与电信系统有线载波通信在原理上区别不大。
本装置就是利用电力载波的原理，在交流电线路上叠加一个直流电，两者之间相互隔离，互不干扰，为装置的研发提供理论基础。
该装置在套杆伸缩杆的顶端设置有两组刺针，分别与直流验电器的正负两极相连，在两组中任意一根刺针同时刺穿导线绝缘层接触到导线导体时，直流回路导通，直流验电器发出提示信号，标明刺针已接触导体。此时，如线路带交流电，则会形成交流回路，使交流验电器亦发出声光告警。由上诉载波原理可知，两套验电系统独立工作，互不干扰，能准确实现验电功能。
3.3.2 窜电回路的隔离
交直流电均通过刺针与验电器相连，若刺针的底座采用非绝缘材料，则直流验电器可不经导线即可形成直流通路，无法实现校验功能。因此，本课题小组最终确定刺针的底座需进行绝缘处理，使各个刺针之间相互独立。此时，刺针的固定是实现该目标的最大难题。
（1）刺针的直径较小，与外部的接触面积不大，普通的绝缘胶水难以将其固定。（2）考虑加大刺针的底部形成圆盘，再利用刚栓将其固定在底座上，但因新型验电装置的验电时需跟导线进行剧烈地摩擦，刺针以及底座的受力均较大，而底座与绝缘套杆间的连接因材质不同很难牢固，故此方案亦排除。
（3）本课题小组利用浇筑工艺，将刺针与底座通过绝缘塑胶浇筑结合在一起，刺针的底部加大形成一个小型基座，保证刺针与绝缘塑胶的充分接触，使刺针牢靠的固定在绝缘塑胶内部，同时使得各个刺针之间相互独立，不形成导电回路。通过此一体式绝缘塑胶浇筑制造，既保证了刺针与底座的相互绝缘的要求，也满足了使用过程中相应的受力要求，达到了理想的效果。
3.3.3 通用线径的使用设计
在现行使用的低压架空绝缘导线中，线径从50～185mm2不等，绝缘层的厚度也不尽相同。为满足大多数架空绝缘导线的验电使用需求，新型低压验电装置根据最大绝缘厚度以及最小线径等两个条件的约束确定刺针的长度以及正负极间的间隔，保证在目前运行中大多数的架空绝缘导线的验电使用。
针对新型低压验电装置绝缘套杆的长度设计，本课题小组也通过统计估算后确定在3m较为合适。3m的套杆长度再加上工作人员举手后的身高，挂钩距离地面的距离已能满足绝大部分的低压架空绝缘导线的验电需求。
4 新型低压验电装置的优点
相较于传统的验电模式，使用新型的低压验电装置在对低压绝缘架空导线验电时更加安全方便。传统的验电需要工作人员站在绝缘梯上使用工具刀剥开导线的绝缘层，在工作过程中容易被工具刀刺伤或刮伤，而使用新型低压验电装置验电则无此风险。
（1）工作人员是站在地面上利用新型低压验电装置进行验电，全程无需登高作业，故不存在高处坠落风险。
（2）新型低压验电装置是利用刺针刺穿导线绝缘层进行验电，无需工作人员使用工具刀，故刀具误伤风险也不存在，且工作过程中工作人员距离刺针极远，也不存在刺针误伤人身风险。
（3）传统的验电方式需要两名人员密切配合，工作负责人在工作人员登高后需保证绝缘梯的稳定，此时工作负责人位于工作人员的正后方，视线受阻，无法做到全方位监护。利用新型低压验电装置验电则不存在该问题，因工作人员无需登高作业，监护人员可专心开展监护工作，且利用新型低压验电装置验电的操作过程简单，风险点少，监护的难度大大降低。同时，因工序的减少，使用新型低压验电装置验电的时间也较传统模式要短，工作效率得到了极大的提高。
（4）新型低压验电装置原材料易得，制作简单方便，无特定的工艺要求，生产方便快捷，产能潜力极大，且因广东地区（尤其是偏远山区）低压架空绝缘导线占比重，具有大面积推广的可能。
5 结语
在对低压架空绝缘导线验电时，传统的验电方法存在以下风险：①登高后触电坠落；使用工具刀剥开导线的绝缘层的工作过程中容易被工具刀刺伤或刮伤；验电过程需要两个人员密切配合，劳动力需求较大；验电过程所需时间较长，工作效率低下等。本课题小组针对这些缺点研制出一种新型低压架空绝缘导线验电装置。该装置使用螺旋穿刺式结构，工作人员手持套杆使得套杆顶端的挂钩勾住绝缘架空线，通过转动旋转手柄使得伸缩杆上移，直到伸缩杆顶端的刺针刺破绝缘架空线外侧的绝缘外皮与内部的导线接触。交直流验电器利用直流载波原理在两组刺针上施加了直流，当正负极两组刺针中任意一根刺针同时刺穿导线绝缘层接触到导线导体时，直流回路导通，直流验电器发出提示信号，标明刺针已接触导体。此时，如线路带交流电，则会形成交流回路，使交流验电器亦发出声光告警。该装置包含利用直流载波技术校验导线是否与导体接触；一体式塑胶浇筑绝缘底座；通用的刺针长度及间距的设计等关键技术，严格保证装置的可靠使用。
使用新型低压架空绝缘导线验电装置进行验电时，安全风险更低，能够节省劳动力，大大提高工作效率，且该装置加工生产简单，适用范围广，具有较广泛的推广价值。
参考文献
[1]华满香，凌志学．如何巧用低压验电笔[J]．中国科技信息，2005，（5）．
[2]殷乔民．常用电工工具的使用[J]．农村电工，1996，（4）．
（作者胡琨供职于广东电网有限责任公司珠海供电局）
